都带后备锂电池,为何关键时刻有些消费机使用起来那么不给力?
现在很多考勤机、消费机都带后备电池,当发生断电时,可以保证员工正常刷卡消费和考勤,但是经常听到客户抱怨以下问题:
1.新机刚买的时候,我也测试过后备电池,可以用几个小时,很不错!但是用了半年不到,突然断电时却不给力了,几十分钟都撑不到!
2.为什么我的消费机后备电池充不进电啊,才买了不到一年的时间啊。
3.我的消费机电池爆炸了,恐怖啊!
为什么会这样???
要解释上面的原因,就要先看看锂电池本身的特性:
可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池,但它较为“娇气”,在使用中不可过充、过放(会损坏电池或使之报废)。因此,在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。 锂离子电池充电要求很高,要保证终止电压精度在1%之内,目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电管理IC芯片,以保证安全、可靠、快速地充电。”
对锂离子电池充电要求(GB/T18287 2000规范):首先恒流充电,即电流一定,而电池电压随着充电过程逐步升高,当电池端电压达到4.2V(4.1V),改恒流充电为恒压充电,即电压一定,电流根据电芯的饱和程度,随着充电过程的继续逐步减小,当减小到0.01C时,认为充电终止。
从上面的文字可以看出,锂电虽好但是缺点也很明显,而过充、过放和要求极高的1%终止电压精度,正是造成我们上面所例举事例的罪魁祸首。但是究其根源还是一卡通行业的低成本运营,市场价格混乱大打价格战造成了现在的恶果,这里无非又要提出“低利润造成公司发展困难,研发投入低、人员素质低、产本成本低”等等等等老生常谈,这里就省去行业内现状揭秘5000字......,直奔主题吧!
1. 要保证锂电的使用寿命,首先要有专用的防止过充和过放的保护板,所以市面上按照有无保护板区分为两种锂电,价格差别也较大,不过行业内大家这点投入还是舍得的,经过实际拆解多家的产品,发现基本上都是采用带保护板的锂电池。
2.虽然电池内有保护板,但是因为保护板的截止参数是4.35V(这还是好的,差的要4.4V到4.5V),精度比较差,所以锂电自带的保护板其实是为了应付万一的,如果每次都过充,那电池也会很快衰减而损坏的。
3.要保证饱和充电,更要保证不超过1%终止电压精度的防止过充,就需要专业的充电管理IC进行控制,在这点上行业内就做的非常差了,实际拆机发现基本上没人采用专业的充电管理IC进行设计。产生此现象的原因有以下几点:
A. 后备电池基本上都是作为选配件,一般情况下客户不会要,所以使用量比较小,如果也设计在考勤机和消费机电路之内会提高成本。所以很多厂家都是直接购买带保护板的锂电池,然后配上一个普通的电源适配器(俗称交流转直流变压器或火牛),日常使用时既负责给考勤机和消费机供电,也负责给锂电池充电。但是这种低成本的电源适配器根本达不到锂电池的充电电压和电流的精度要求,所以长期使用时,锂电池既不能达到充满饱和的状态,还会因为长期过充而慢慢的被损坏了。
B. 锂电虽小,但也是比较精专的领域,行业内很多产品设计者并不了解锂电,多数人认为只要电池带了保护板就万无一失了,殊不知充电也是有很多讲究的。
C. 而有经验的设计者虽然知道其中厉害关系,但是却也因为成本压力和设计复杂度等考虑,加上后备电源毕竟是很少有机会使用的,即便有问题了也是半年或一年以后的事情了,等客户发现电池不行的时候也过保修期了,所以就刻意忽略不做处理了。
4.由于上述原因,廉价的适配器+带保护板的锂电池的后备电源方案就被业内人事所广泛采用,而且更为常见的是采用串联的两节锂电组成7.4V的电池组,然后直接从适配器电源端供电,再经内部的LM7805或者LM2576等降压芯片再转为5V供电,更有甚者可能还需要LDO芯片转为3.3V供电,如此设计的原因只是为了图个简单! 殊不知这样的设计其实非常差劲!
A.支持两节锂电串联充电的7.4V专用充电管理IC芯片非常少,即便有也是价格昂贵,基于此原因一般标称是7.4V锂电方案的消费机和考勤机,99%都是没有充电管理IC芯片的。
B. 虽然串联了两节锂电,但是由于经过7.4V转5V或者还要转3.3V的过程,锂电的大部分能量都浪费在了电压转换之上了,有经验的使用者一定会发现,一般考勤机和消费机使用一会儿就会发热,其实就是里面的电压转换芯片在工作所造成的现象。这样的设计能耗效率极低!
C. 既然串联就肯定需要两节锂电,成本一下就翻了一倍,可惜增加的成本还没有用来延长使用时间,大多数都是浪费在低效率的电压转换之上了。而这些不必要的羊毛最终还是要出在客户身上,让消费者买单!
综上所述,一个好的后备锂电池方案,不仅仅锂电自身需要带保护板,还需要专门的充电管理IC进行控制,更需要在整体产品的设计上最大限度的减少能耗损失,只有这样设计出来的产品才能用最低的成本给您带来最长的使用时间。